El par diferencial BJT en la placa de pruebas entra en saturación

Construí el siguiente circuito en una placa de prueba (con el propósito de experimentar) y medí los voltajes:ingrese la descripción de la imagen aquí

IN+y IN-están conectados a tierra, VCCes de 10V.

Como puede ver, se trata de un par diferencial (que utiliza 2N3904 y 2N3906) cargado con un espejo de corriente para la conversión diferencial a unipolar. La entrada usa Q5 y ​​Q6 para aumentar los voltajes base de Q1 y Q2 para que se enciendan incluso cuando IN+ e IN- estén conectados a tierra. La simulación de LTSpice parece confirmar que el circuito funciona, pero en una placa de prueba, Q5 está saturado.

Intenté las siguientes cosas para tratar de arreglar el circuito:

  1. Diodo conectando el otro lado del espejo en su lugar, pero luego Q6 se saturaría.
  2. Reemplazar Q3 y Q4 con resistencias del mismo valor: esto pareció ayudar con la polarización, pero creo que reduce la ganancia a la mitad.
  3. Reemplazar Q3 y Q4 con algún otro transistor (2N2222): esto no marcó la diferencia.

Esperaba que funcionara, incluso considerando la obvia falta de coincidencia de parámetros entre los transistores discretos. ¿Alguna idea de lo que me estoy perdiendo?

Sus medidas sugieren que Vbe de Q1 es 0.9V. Eso debería indicarle que algo anda mal con sus medidas o con Q1.
Las entradas están etiquetadas al revés.
Encuentro 0.524 V en lugar de 0.2 V
La ganancia de CC es de aproximadamente 33db. Fase extraña. Seguidor ~ok. Probaré ondas cuadradas.
Entrada de onda cuadrada 5 kHz 2mV pp (alrededor de 0V)... Salida de 761 mV a 866 mV, ganancia 47, trise=4 us, sin sobreimpulso.
La coincidencia entre los transistores es esencial . Sospecho particularmente de la coincidencia entre Q3 y Q4, pero cada par de transistores en este circuito, excepto Q12 y Q13, deben coincidir para que funcionen correctamente. Es decir, Q1 y Q2 deben coincidir, Q3 y Q4 deben coincidir y Q5 y ​​Q6 deben coincidir. Recuerde que las diferencias de temperatura también causan desajustes incluso si los transistores miden de manera idéntica a temperatura ambiente.
@ Antonio51 Reconstruí este circuito nuevamente, verifiqué todo dos veces y todavía tengo 0.2V en el emisor Q5. ¿Has usado los mismos transistores?
@Hearth, lo sé, pero aun así esperaría una operación relativamente válida, aunque lo que sucede es muy sorprendente. Reemplacé el Q3 y el Q4 con transistores combinados de MC3346P, pero eso no hizo ninguna diferencia.
@user_1818839, absolutamente de acuerdo, pero he verificado la medición muchas veces, y también me sorprende leer 0.9V en la base del emisor de Q1. También reemplacé los transistores y comprobé que funcionan como deberían (y que no he conectado accidentalmente el emisor donde debería estar el colector, y viceversa) con un probador de transistores.
En realidad, mida Vbe en el lugar, es decir, a través de b y e. Tiene algunas corrientes de base bastante pequeñas allí y no me sorprendería si una carga de 10 Mohm (su medidor) alterara las mediciones si todas estas mediciones fueran de 0V.
@user_1818839, hmm, cambié a un medidor diferente y en este momento los voltajes parecen ser los mismos que predijo el simulador. ¡Tenías razón, la medida estaba mal! ¡Gracias!
Con cada medidor, verifique la resistencia del rango de voltaje del otro. Algunos DMM baratos son solo 1M, no 10M; Apuesto a que el primer metro fue uno de esos.
@npnman: usé transistores 2N3905 (beta 130) y 2N2222 (beta 200) como usted. Pero solo en simulador microcap 12 como siempre. ¿Necesitas mi simulación?
@Antonio51, gracias. No es necesaria la simulación, ya que el problema se debió a una mala medición, pero muchas gracias por ofrecer ayuda, ¡eres increíble! :-)
Si es útil, también probé reemplazando Q5-Q6 por BF245. Mayor impedancia de entrada (10 Meg) pero con compensación de 600 mV. Misma ganancia de bucle abierto, ancho de banda de 138 kHz.

Respuestas (1)

Como @user_1818839 señaló en el comentario, hubo un error en la medición que cometí. Los 0.9V a través de la base del emisor de Q1 están simplemente fuera de este mundo, y deberían haberme hecho pensar dos veces antes de publicar - lección aprendida :-)

Cualquier razón en particular por la que eligió 22 k Ω resistencias? Esos simplemente arrastrarán todo hacia abajo, con esas entradas de Darlington allí. Además, no tiene lugar para que la corriente salga del nodo ocupado por los colectores de q 4 y q 6 . ¿Eso es lo que se pretende?
jonk@, gracias por preguntar. Lo que estoy haciendo aquí es tratar de construir un amplificador similar al LM386, usando transistores discretos, y también jugar un poco con pares diferenciales. En LM386, usan resistencias de 50k para hacer dos cosas, creo: 1. Proporcionar una ruta para que fluya la corriente base. 2. Configure la impedancia de entrada a 50k. He tenido 22k por ahí, así que los elegí por ahora. ¿A qué te refieres con "ellos lo derribarán todo"?
En cuanto a "no hay lugar para que vaya la corriente", supongo que te refieres a Q4 y Q2 (Q6 está aumentando el voltaje, perdón por el diagrama pequeño y confuso) y por "corriente" te refieres a la corriente de señal pequeña reflejada por el Q4 y la corriente de pequeña señal que se origina en el Q2? En ese caso, soy consciente de que esto es un problema, y ​​que necesitaré conectar este nodo a algún tipo de emisor común en la siguiente etapa (en este momento, el hecho de que la corriente no tiene adónde ir conduce bastante Q2 hasta el borde de la saturación).
Su esquema no reconoce el π -estructura utilizada en el LM386 (o LM380 ). No hay resistencias de ajuste de ganancia entre emisores. Supongo que eso también me desconcertó un poco. Así que es útil saber de qué se trata, ahora. Por "tirar todo hacia abajo" quise decir que las resistencias son tan bajas que las corrientes de base no pueden producir mucha caída. Pero entonces este es un LM386. Mi error.
Y si. Estaba teniendo dificultades para leer qué BJT estaba etiquetado por qué etiqueta. Mi error allí, también. Y bien Eso es suficiente explicación. Una nota final, debe hacer un "trabajo de diseño" si va a "ir discreto". La variación de BJT es grande y la reacción a la temperatura también varía, aunque admito que muchos problemas pueden esconderse debajo de la alfombra NFB. Pero probablemente me gustaría pensar un poco antes de simplemente tomar lo que parece ser una copia semi-comportamental de una hoja de datos. ¿Entiende, en detalle, lo que hace la corriente en la resistencia de 15k y hacia dónde va y por qué?
Creo que no usaré exactamente la misma estructura que en LM386. Pensé que con esta etapa básica debería llegar a algo que se vea / funcione como un amplificador operacional. Esta etapa con polarización de 1mA@10V, tiene un gm de aproximadamente 20mS. Suponiendo un voltaje inicial de 50 V para PNP y 100 V para NPN, debería tener una ganancia de alrededor de 20 mS * (250 k || 100 k) > 1000 V/V, lo que no es terrible para una primera etapa.
En cuanto a la variación, soy consciente de que haga lo que haga, no será tan bueno con partes discretas como lo haría un IC. Aún así, puedo usar arreglos de transistores emparejados en el futuro para deshacerme de la mayor parte del desajuste. Planeo preocuparme por eso más tarde, por ahora quiero tener un diseño de primer orden. Y no, no puedo decir que entiendo cómo la resistencia de 15k en LM386 establece su ganancia, o por qué está conectada con la salida. Me parece contra intuitivo. Por otra parte, no he pensado mucho en eso, ya que decidí adoptar un enfoque diferente: grupo de seguidores, segunda etapa de ganancia, etapa de salida AB y listo :)
Considere leer esta discusión del LM380 , entonces. Puede haber algunos datos útiles allí. Realmente necesita comprender su funcionamiento (es casi lo mismo que el LM386), bueno. La ganancia no se establece externamente, como sería el caso con un opamp. Hablando de eso, ahora ya no sé si buscas un amplificador de potencia con ganancia fija o un opamp. Parece un objetivo en movimiento por lo que acabas de escribir.
También hay un esquema discreto para un opamp, el 741 , también. No tienes que comprar el kit. Puede simplemente leer el manual allí y copiar las partes y probar eso. Este diseño incluye un rediseño esencial que creo que es muy importante tener en cuenta, en su caso. Se necesita un poco más que el trabajo de "copiar y pegar" para que los diseños discretos se pongan en buena forma.
@jonk: ¡muchas gracias por indicarme materiales adicionales! Seguramente los leeré.
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